超高压对牛乳清蛋白酶解及其产物影响的研究

摘要

食品超高压加工技术被科技界认为是本世纪最具潜力、最有希望的食品加工技术之一，受到人们越来越多地关注。牛乳清蛋白是牛乳主要的构成蛋白质之一，具有较高的营养性，可以做为食品添加剂广泛应用于食品工业。为了在食品工业中进一步开发和利用牛乳清蛋白，采用酶解手段分解乳清蛋白的致敏成分；增加乳清蛋白的消化性：提高乳清蛋白生物活性等已成为当前国内外该领域研究的热点。然而，尚未有超高压对乳清蛋白进行Alcalase酶解及其产物抗氧化活性影响的研究报道。 本论文以95％牛乳清分离蛋白粉(WPI)为对象，分析了超高压对不同pH值条件下5％(w/v)WPI蛋白结构的影响，探讨了不同pH值(6.0～11.0)和压力(100～500MPa)条件下，WPI水解度及酶活力的变化情况，通过SDS—PAGE，Tricine—SDS—PAGE以及葡聚糖凝胶色谱层析等手段对酶解产物进行研究，并采用邻苯三酚、DPPH和Fenton等方法测定了酶解产物的抗氧化活性。结果如下： (1)在压力一定时，WPI的水解度随着溶液pH值的升高而增加，在pH值为11.0时水解度为最高：在溶液pH值一定时，水解度随着压力的升高而升高，升高幅度随着pH值的升高而减弱，但是除在pH6.0，7.0时高压处理组之间有部分差异外，其他pH值的超高压处理组对乳清蛋白的水解的影响不显著。与常压处理相比，pH6.0时，超高压对WPI酶解的影响最明显，常压的水解度为2.91％，压力升至500MPa时水解度达8.41％，水解度增长两倍以上。然而，随着溶液pH的升高，压力处理对水解度的影响呈下降趋势，当pH11.0时，500MPa的高压处理仅比常压的水解度提高了21.07％。 (2)超高压促进了WPI结构的变化，且影响程度因pH和压力的不同有所差异。WPI的变性程度随压力的增加而增强，在500MPa时变性程度最大，在pH6.0和7.0时影响显著。 (3)压力对酶活的影响因溶解液和压力的不同而有所差距，但整体趋势类似。在pH9.0时，酶液溶于水时在200和300MPa处理下酶活力提高，400和500MPa下酶活力下降；当酶液溶于Tris—HCl缓冲液中时，酶活力整体下降，但在200和300MPa时酶活力变化不大。 (4)WPI酶解产物的SDS—PAGE图谱朱见有明显的WPI构成蛋白的条带，大部分WPI主要构成蛋白β—Lg和α—La已被水解。酶解产物的Tricine—SDS—PAGE图谱上发现3～10kDa区域被染色，且该区域颜色随着水解度的增加而变浅，说明水解导致更多的低分子肽生成，pH6.0的低分子的酶解产物最少，而pH11.0的低分子的酶解产物最多。在pH9.0时，经100～300MPa压力处理所得酶解产物中有一条8.3kD的特殊条带被检出。 (5)通过凝胶色谱层析发现，超高压促进不同pH值WPI的水解，降低高分子量物质的洗脱峰面积，同时促进了各酶解产物中低分子量成分的比例。超高压处理不同pH值WPI产生的酶解产物因pH值不同而有所差异。在pH6.0时酶解产物分子量约为7187，3550；在pH7.0时酶解产物分子量约为4707，2019，886；在pH8.0时酶解产物分子量约为4707，2325，1148；在pH9.0时酶解产物分子量约为7187，2677，1322，567，138；在pH11.0时酶解产物分子量约为6241，2019。 (6)在相同pH、不同压力下，所产生的产物在含量和种类上可能有所不同。在pH9.0时，当处理压力低于300MPa时产物主要有5种，分子量约为7187，2677，1322，567，138；在300MPa时产物主要有4种，分子量约为7187，1322，567，138；在500MPa时产物主要有4种，分子量约为6241，997，371，104。 (7)WPI的酶解产物具有较强的体外清除自由基能力，其清除自由基的能力因pH值和压力的不同而有所变化。在pH6.0时，100MPa加压酶解产物对DPPH·清除率最高达61.53％；pH9.0时，200MPa加压酶解产物对O2-清除率最高达38.02％；在pH11.0时，100MPa加压酶解产物对·OH清除率最高达到83.25％。 本研究表明，超高压可以促进WPI水解，影响Alcalase的酶活力，促进WPI中构成蛋白结构的变化，影响酶解产物的组成及其抗氧化能力，为超高压技术在食品工业中的进一步应用提供部分理论依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

声明

第1章文献综述

1.1食品超高压处理加工技术的研究现状

1.1.1食品超高压加工技术

1.1.2食品超高压加工的特点

1.1.3食品超高压技术的加工原理

1.1.4食品超高压加工技术在食品中的应用

1.2乳清蛋白研究的现状

1.2.1乳清蛋白的组成及特性

1.2.2乳清蛋白的营养价值

1.2.3乳清蛋白的功能性质及其在食品工业中的应用

1.2.4乳清蛋白酶解肽的研究进展

1.3超高压对乳清蛋白结构及其水解作用的影响

1.3.1超高压对乳清蛋白结构的影响

1.3.2超高压对乳清蛋白酶解的影响

1.3.3超高压处理降低乳清蛋白致敏性研究

1.4蛋白质、肽及氨基酸的抗氧化活性

1.4.1自由基的产生及清除

1.4.2蛋白质抗氧化活性

1.4.3蛋白肽的抗氧化活性

1.4.4氨基酸的抗氧化活性

1.5本论文的目的和意义

1.6主要研究内容

本章参考文献

第2章超高压处理对WPI酶解的影响研究

2.1材料与方法

2.1.1试验材料

2.1.2试验试剂

2.1.3试验仪器与设备

2.1.4试验方法

2.1.5分析测定方法

2.2结果与分析

2.2.1蛋白酶活力的测定

2.2.2蛋白酶的选择

2.3.3 pH对Alcalase酶活力的影响

2.3.4压力对不同pH值的WPI酶解的影响

2.3本章小结

本章参考文献

第3章超高压处理对WPI结构及酶活力的影响

3.1材料与方法

3.1.1试验材料

3.1.2试验试剂

3.1.3试验设备与仪器

3.1.4试验方法

3.1.5分析测定方法

3.2结果与分析

3.2.1不同pH的WPI加压处理后的SDS-PAGE结果

3.2.2凝胶色谱对超高压处理后的WPI的分析结果

3.2.3压力对Alcalase酶活力的影响

3.3本章小结

本章参考文献

第4章超高压处理对WPI酶解产物的研究

4.1材料和方法

4.1.1试验材料

4.1.2试验试剂

4.1.3试验仪器与设备

4.1.4试验方法

4.2结果与分析

4.2.1不同pH值WPI酶解产物的SDS-PAGE

4.2.2不同pH值WPI酶解产物的Tricine-SDS-PAGE分析

4.2.3不同压力下所得酶解产物的凝胶色谱分析

4.3本章小结

本章参考文献

第5章超高压处理WPI酶解产物的抗氧化活性研究

5.1材料和方法

5.1.1试验材料

5.1.1试验试剂

5.1.3试验仪器与设备

5.1.4分析测定方法

5.2结果与分析

5.2.1酶解产物对羟自由基的清除作用

5.2.2酶解产物对超氧阴离子自由基的清除作用

5.2.3酶解产物对DPPH自由基的清除作用

5.3本章小结

本章参考文献

第6章结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

攻读硕士期间的主要科研成果